Bemessung von Stahlkonstruktionen im Brandfall nach dem Naturbrandkonzept (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Der Einsatz von Stahlkonstruktionen zur Erstellung von Gebäuden, die brandschutztechnische Anforderungen erfüllen müssen, ist sehr unwirtschaftlich, weil sie für den Brandfall nicht realitätsnahe bemessen werden können.
Der Nachweis ausreichender Standsicherheit von Tragkonstruktionen im Brandfall erfolgt zur Zeit durch Klassifizierung von Bauteilen unter Zugrundelegung der Einheitstemperaturkurve. Diese Klassifizierung durch Bauteilversuche hat zur Folge, dass Stahlkonstruktionen in der Regel nicht ungeschützt zur Erstellung eines Bauwerkes eingesetzt werden können. Der erforderliche Schutz der Stahlbautragwerke in Form von Brandschutzverkleidung oder Beschichtung führt zur Unwirtschaftlichkeit von Stahlkonstruktionen. Nicht selten sind die Kosten der Schutzmaßnahmen vergleichbar hoch wie die der gesamten Stahlkonstruktion.
Die Klassifizierung von Bauteilen unter Zugrundelegung der Einheitstemperaturkurve berücksichtigt nicht die Randbedingungen unter denen sich ein Brand entwickelt und ausbreitet. Die Einheitstemperaturkurve verhält sich wie ein Brand, dem unendlich viel Brennstoff zur Verfügung steht. Ein solches Brandszenario führt jedoch zu sehr konservativen und unrealistischen Anforderungen an eine Tragkonstruktion. Diese Anforderungen sind besonders für Stahlkonstruktionen sehr ungünstig, weil normaler Baustahl ab einer Bauteiltemperatur von ca. 550 °C seine Tragfähigkeit verliert.
Auf europäischer Ebene werden seit einiger Zeit Bemessungsverfahren, die einen rechnerischen Nachweis der Standsicherheit im Brandfall ermöglichen, entwickelt. Sie basieren auf statistischen Auswertungen realer Brandereignisse und einer Vielzahl von Versuchen und Parameterstudien und berücksichtigen damit die tatsächlich zu erwartenden thermischen Einwirkungen (Naturbrand-Einwirkungen) im Brandfall. Bei der Bestimmung dieser Naturbrand-Einwirkungen werden auch aktive Brandschutzmaßnahmen, wie vorhandene Sprinkleranlagen, berücksichtigt. Dies führt zu brandschutztechnisch sichereren Gebäuden, weil die so erforderlichen aktiven Brandschutzmaßnahmen für die Sicherheit der Gebäudenutzer höher zu bewerten ist als eine brandschutzverkleidete Tragkonstruktion, die 90 min Einheitstemperaturkurveneinwirkung widerstehen kann.
In der vorliegenden Arbeit sind die europäischen Forschungsergebnisse ausgewertet worden und auf ihrer Grundlage ist ein Bemessungsrichtlinien-Vorschlag entworfen worden. Dieser Richtlinien-Vorschlag umfasst die [...]